基于机器视觉的钢棒自动计数系统

　　目前国内棒材生产线，在成品打包入库时，都是人工点支计数，人工对钢棒进行点支计数劳动强度大，长时间工作不仅速度慢且误点率高，容易将不同批号和材质的成品混在一起，造成混号或混质事故，给企业带来损失。因此靠人工点数入库，已不能满足现代化钢厂生产节奏和快速准确包装的要求。如何开发一套能自动、准确、快速识别打包后每捆钢棒数量和重量的在线钢棒自动计数系统，是棒材生产企业急需解决的难题。

　　近年来，计算机技术与图像处理技术的快速发展，使计算机视觉技术在工业生产中在线检测的应用日益广泛。但工业应用现场环境恶劣，图像背景复杂，如何构建系统及准确提取有用目标，是决定系统成败的关键。本文介绍了2006年成功应用在湘潭钢铁集团有限公司二棒材厂的棒材计数系统的硬件设计、软件技术及系统在实际生产中的应用情况。

　　1 系统原理及构成

　　湘钢二棒成品打包设有四个工作区，打包工作面是一个近似室外的开放式环境，光照变化大;打包工作区背景复杂，不时有工作人员、行车等移动物体;需要识别的棒材规格范围大，从50—200mm，且一捆棒材的数目从几根到99根不等;由于棒材规格的不同，其重量差异也很大;小规格棒材在滚落过程中会发生翘起或撞击，导致端面不齐，有时边缘互有遮挡，还有的棒材隐匿于落下的棒材中，也增加了准确识别棒材数量的难度。

　　针对现场恶劣环境和不利因素，设计了钢棒自动计数系统的系统结构，如图1所示。四个工作区分别设计了四个CCD摄像系统，每个CCD摄像系统包括摄像头、摄像头保护装置、氮气定时吹扫装置、工作面灯光以及云台等。

　　根据机器视觉的光学特性，通过调控光源及摄像机的角度，在白天和晚上分别采用不同的光源亮度，这样不管是白天还是晚上，都可以通过摄像机获得清晰的棒材堆放垂直截面图。截面图由采集卡输入下位计算机，下位机对采集到的图像进行分析、处理与模式识别，得到该捆棒材的钢棒数量，识别结果连同生产线相关信息被送入服务器数据库进一步处理，并生成各种现场生产信息统计报告。同时上位机还与轧线控制与调度管理系统进行实时通信，每次打包的钢材规格、钢棒数量、重量等信息，都被传送到轧线控制与生产调度管理系统。生产调度系统会随时将炉号、材质、轧制规格等信息传送到自动计数系统，自动计数系统根据计数结果和生产调度系统提供的生产信息，进行处理与判断。当可能出现混质、混号等情况时，自动计数系统将报警提示操作人员正确操作分钢机，将不同批号、不同材质的钢棒分开打包人库，从而有效防止混质、混号事故的发生。